試析射頻同軸電纜衰減的影響因素

時圣浩 趙彬 胡康

摘要：隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，移動通信技術越來越被廣泛應用，這也促進了射頻同軸電纜的市場需求和應用逐步提升。而射頻同軸電纜的衰減是影響通信信號傳輸?shù)年P鍵要素，因此研究和分析射頻同軸電纜衰減的影響因素，對移動通信技術的發(fā)展和運用都有著至關重要的作用。射頻同軸電纜衰減表示的含義是電纜在行波工作狀態(tài)下傳輸功率損耗或者電壓發(fā)生損耗和減少。本文介紹了射頻同軸電纜的特性和應用現(xiàn)狀，并深入分析了射頻同軸電纜衰減的影響因素，主要包括原材料，駐波比和外導體等方面的影響因素，希望對移動通信行業(yè)的從業(yè)者在選擇射頻同軸電纜時提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：射頻同軸電纜;衰減;影響因素

雷達、通信設備常用的通信傳輸元器件即為射頻同軸電纜，其主要結構是內(nèi)導體、絕緣、外導體和護套。衰減是射頻同軸電纜的傳輸信號有效性的重要參考依據(jù)，它表明了電磁能量通過電纜介質(zhì)傳輸時的損耗程度，所以電纜的衰減是衡量電纜傳輸性能的關鍵指標。尤其是長遠距離傳輸時更是如此，如果為了減少電纜信號的衰減而選擇材質(zhì)優(yōu)良的傳輸電纜，要投入相當高的電纜成本。

一、射頻同軸電纜概述

（一）射頻同軸電纜簡介

射頻同軸電纜的結構由內(nèi)導體、外導體和內(nèi)外導體之間的介質(zhì)構成，如圖1所示。射頻電纜被廣泛應用于無線通信行業(yè)、廣播電視行業(yè)等領域的信息傳輸中。射頻電纜的結構是復雜多樣的，射頻同軸電纜是射頻電纜中最常用的結構形式，同時，使用率較高的射頻同軸電纜是50歐姆和70歐姆的射頻同軸電纜。

（二）射頻同軸電纜特性

在理想狀態(tài)下，射頻同軸電纜的回路和電磁場均處于封閉狀態(tài)，外部電磁場為零，因而使射頻同軸電纜擁有下述一些特性。

（1）傳輸狀態(tài)下性能穩(wěn)定，對外界的屏蔽性較高，受外界電磁波的干擾小。

（2）可以傳輸較寬的頻帶，傳輸損耗小。

（3）天線效應小，輻射損耗小。

（4）電纜的結構簡單，易于安裝和使用，成本經(jīng)濟實惠。

（5）可滿足一些特殊的應用場景的需求，例如大功率狀態(tài)、穩(wěn)相狀態(tài)、低衰減狀態(tài)、高屏蔽狀態(tài)、耐高溫狀態(tài)、耐輻射狀態(tài)、耐高壓狀態(tài)、低噪音狀態(tài)等應用場景下。

二、射頻同軸電纜的應用現(xiàn)狀

（一）市場需求方面

在市場需求方面，射頻同軸電纜廣泛應用于電子設備、移動通信、廣播電視、航空航天等領域。從通信設備看，隨著各國網(wǎng)絡的提速，手機用戶數(shù)大幅增長、手機增值業(yè)務不斷延伸，刺激了通信運營商不斷加大對通信基礎設備的投資，尤其是在5G時代來臨的形勢下，研究顯示，到2030年，支持5G的行業(yè)有可能成為全球經(jīng)濟創(chuàng)造8萬億美元的價值。通信基礎設備的建設投資將新來新的高潮，受益于通信基礎設施的建設，應用于通信設備的射頻同軸電纜市場規(guī)模將保持增長快速增長態(tài)勢。從航天航空以及軍工領域發(fā)展來看，這些行業(yè)是國家政策傾斜較多的行業(yè)，未來發(fā)展將會比較平穩(wěn)，對射頻同軸線纜的需求就有長期性和穩(wěn)定性。

（二）產(chǎn)品細分領域方面

在產(chǎn)品投資領域方面，由于中國射頻同軸電纜行業(yè)起步較晚，行業(yè)整體技術水平較低，中國在極細射頻同軸電纜及穩(wěn)相微波射頻同軸電纜領域的競爭力較弱，國內(nèi)生產(chǎn)這種高端射頻同軸線纜的企業(yè)較少，大部分的產(chǎn)品仍然依靠進口。這意味著進行極細射頻同軸電纜及穩(wěn)相微波射頻同軸電纜的投資不僅競爭壓力小，而且盈利空間大，投資機會較多。

三、射頻同軸電纜衰減的影響因素

（一）原材料

射頻同軸電纜的衰減主要是由導體衰減、介質(zhì)衰減、輻射衰減三部分組成的，除了泄漏電纜外，輻射衰減非常小。射頻同軸電纜在生產(chǎn)制造過程中結構的不均勻，或者在傳輸信號過程中電纜承受外部壓力、發(fā)生形狀彎曲或溫度變化的情況下，均會發(fā)生較大程度地衰減，并且大部分損耗的能量會轉(zhuǎn)變成熱能，而熱能又使電纜的溫度上升，從而導致電阻和介質(zhì)衰減又會繼續(xù)增加。射頻同軸電纜中影響衰減的原材料包括內(nèi)導體材料、絕緣材料、外導體材料。其中，內(nèi)導體材料對衰減的影響表現(xiàn)為趨膚效應使導體有效電阻增加，從而使導體傳輸?shù)男盘査p。另一方面，介質(zhì)材料對衰減的影響表現(xiàn)為相關材料對外界電磁波干擾隔絕性能較好，同時阻斷外界溫度傳遞到射頻同軸電纜，降低外界造成的射頻同軸電纜衰減。

（二）駐波比

由于電纜本身的結構及生產(chǎn)過程中的不均勻，電壓駐波比必然存在，部分能量通過多次傳輸一一反射，最終又返回到發(fā)射端。這種能量的損失，也是影響電纜衰減的因素。因此，通過降低電壓駐波比，可以有效減少射頻同軸電纜的衰減，通常，降低電壓駐波比的途徑有：選用一致性好、高品質(zhì)的內(nèi)外導體材料;在擠絕緣的過程中，嚴格控制發(fā)泡的均勻性，提高發(fā)泡絕緣線芯直徑的均勻性、電容的穩(wěn)定性;選用機械加工精度及電氣控制精度合適的生產(chǎn)設備及控制軟件，并對其進行定期維修及優(yōu)化，及時發(fā)現(xiàn)和消除設備故障;在氬弧焊工序上，配置高度在線幾何圖像儀，實時監(jiān)測外導體的節(jié)距、波峰、波谷尺寸，確保電壓駐波比性能優(yōu)良;提高內(nèi)外導體的同心度，即控制電纜絕緣不發(fā)生偏心。

（三）外導體

外導體在射頻同軸電纜中的作用和功能與內(nèi)導體一樣，均為發(fā)揮導電作用的電纜結構元件。然而外導體的所占尺寸與內(nèi)導體比起來要大很多，因此在外導體材料的導電性能要求方面可適當減低要求，例如可使用鋁材料來代替銅作為外導體材料，而對于電纜傳輸時的總衰減程度影響較小。射頻同軸電纜的外導體在信號傳輸中發(fā)揮著導體和屏蔽的雙重作用，其機械性能、物理性能以及密封性能對于電纜成品的質(zhì)量起著重大的影響作用，因此射頻同軸電纜對外導體的結構形式設計和生產(chǎn)制造工藝的控制都有著較高的要求。

四、結論

在實際工程運用中，要結合使用場景和需求選用適宜的射頻同軸電纜，同時應考慮到電纜的特性阻抗、衰減量、額定功率和工作電壓，其中衰減量尤其需要重點關注，因其制約著信號在電纜中傳輸效果。本文介紹了射頻同軸電纜的特性和應用現(xiàn)狀，并深入分析了射頻同軸電纜衰減的影響因素，主要包括原材料，駐波比和外導體等方面的影響因素，希望對相關行業(yè)的從業(yè)者在選擇射頻同軸電纜時提供一定的參考和借鑒價值。

參考文獻

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